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ORR/OER高效二维双功能电催化剂Cu_(2)@C_(2)N的第一性原理研究
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作者 张铭 马林昊 +2 位作者 彭铠 刘雨晴 赵军婕 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第10期1153-1161,共9页
为了评估单层C_(2)N负载单Cu和双Cu原子的电催化性能,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统地研究了Cu@C_(2)N和Cu_(2)@C_(2)N的电催化性质。研究发现,相对于负载单Cu原子催化剂,双原子掺杂通过改变O_(2)以及含氧中间体在Cu原子上... 为了评估单层C_(2)N负载单Cu和双Cu原子的电催化性能,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统地研究了Cu@C_(2)N和Cu_(2)@C_(2)N的电催化性质。研究发现,相对于负载单Cu原子催化剂,双原子掺杂通过改变O_(2)以及含氧中间体在Cu原子上的吸附构型而增加其吸附强度,显著提升析氧反应(oxygen evolution reaction,OER)和氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)的电催化活性。Cu_(2)@C_(2)N的ORR和OER过电位分别可达0.46与0.38 V,其性能可媲美贵金属催化剂。电子态密度的计算表明,Cu原子负载在费米能级处引入较高的电子态密度的同时有效减小带隙宽度,且Cu_(2)@C_(2)N具有比Cu@C_(2)N更小的带隙,有利于其获得更高的载流子浓度和电导率,进而获得更佳的电催化活性。 展开更多
关键词 C_(2)N 析氧反应(orr) 氧还原反应(oer) 第一性原理 吸附自由能 态密度(DOS)
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自催化生长MnCr2O4纳米线及其对ORR/OER的抑制效应
2
作者 曹喻霖 《深圳职业技术学院学报》 CAS 2020年第3期19-28,共10页
还原性气氛下在商品化导电不锈钢网筛的表面上合成了具有尖晶石单晶结构的MnCr2O4纳米线.在Ar/H2混合气体中,1100~1200℃条件下,对这些不锈钢网筛衬底进行热退火.电子显微镜研究表明,通过控制温度和生长时间,这些纳米线的直径在50~100 n... 还原性气氛下在商品化导电不锈钢网筛的表面上合成了具有尖晶石单晶结构的MnCr2O4纳米线.在Ar/H2混合气体中,1100~1200℃条件下,对这些不锈钢网筛衬底进行热退火.电子显微镜研究表明,通过控制温度和生长时间,这些纳米线的直径在50~100 nm范围内,长度为1~10μm.文章提出一种可能的自催化机制来解释这些MnCr2O4纳米线的生长,并研究了这些纳米线负载在不锈钢网筛上对非水锂空气电池的氧还原(ORR)和氧析出(OER)反应的影响,发现其对ORR/OER反应具有抑制作用.该抑制作用与不同热退火温度导致的不同表面积相关.研究结果有助于帮助了解作为锂空气电池的空气电极导电衬底上的表面纳米结构与其电化学性能之间的关系. 展开更多
关键词 MnCr2O4纳米线 热退火 自催化成长 锂空气电池 氧还原/氧析出反应
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废旧电池再资源化制备高性能中熵合金催化剂及其性能研究 被引量:1
3
作者 郭珊 田雨 +2 位作者 徐永滨 王朋 刘治明 《化工学报》 北大核心 2025年第1期231-240,共10页
以从废旧三元锂离子电池中回收的镍钴锰(NCM)有价金属与钯(Pd)盐为原料,采用快速高温轰击方法制备含氮碳基体负载钯镍钴锰中熵合金纳米颗粒(Pd MEA@N-C)作为锂氧电池双功能催化剂,以实现废弃三元锂离子电池的循环使用,优化在氧还原/析... 以从废旧三元锂离子电池中回收的镍钴锰(NCM)有价金属与钯(Pd)盐为原料,采用快速高温轰击方法制备含氮碳基体负载钯镍钴锰中熵合金纳米颗粒(Pd MEA@N-C)作为锂氧电池双功能催化剂,以实现废弃三元锂离子电池的循环使用,优化在氧还原/析出过程(ORR/OER)中放电产物过氧化锂(Li_(2)O_(2))的可逆生成与分解。XRD、TEM表明Pd MEA成功制备,XPS表明Pd的引入有利于实现合金颗粒中电子排布的精准调控。以Pd MEA@N-C为正极材料组装锂氧电池测试性能,结果显示,在限制1000 mAh·g^(-1)的容量,200 mA·g^(-1)的电流密度条件下,过电位低至0.49 V;200 mA·g^(-1)的电流密度条件下进行深度充放电测试,充放电容量高达15491 mAh·g^(-1);在循环82圈之后仍保持稳定状态。 展开更多
关键词 催化剂 NCM回收 Pd中熵合金 电化学 orr/oer 反应动力学
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锌-空气电池阴极材料催化剂的研究进展
4
作者 李浒鑫 刘璐 +1 位作者 胡南 李岩 《山东化工》 2025年第3期146-148,151,共4页
在能源转换与能量储存领域,锌-空气电池因具有高能量密度和环境友好等优点而备受关注。然而,由于正极材料的氧化还原反应(ORR)动力学缓慢等问题,其商业化应用受到限制。本文综述了正极材料催化剂的作用机理及其对电池性能的影响,讨论了... 在能源转换与能量储存领域,锌-空气电池因具有高能量密度和环境友好等优点而备受关注。然而,由于正极材料的氧化还原反应(ORR)动力学缓慢等问题,其商业化应用受到限制。本文综述了正极材料催化剂的作用机理及其对电池性能的影响,讨论了多种类型的催化剂,包括单功能ORR电催化剂、ORR和OER的双功能电催化剂。对贵金属基电催化剂、非贵金属催化剂、金属双功能电催化剂、非金属双功能电催化剂进行了深入探讨,这些材料显示出优异的催化活性和稳定性。 展开更多
关键词 锌-空气电池 orr单功能催化剂 orroer双功能催化剂
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M-N-C催化剂的研究进展
5
作者 孙鋆港 余玺 《辽宁化工》 2025年第5期831-833,共3页
M-N-C催化剂具有较高的金属原子利用率,以其独特的电子结构被认为是贵金属基催化剂的良好替代品,M-N-C催化剂对电催化氧还原(ORR)和电催化析氧反应(OER)都表现出优异的性能,在锌-空燃料电池中也表现出较好的稳定性。介绍了M-N-C催化剂... M-N-C催化剂具有较高的金属原子利用率,以其独特的电子结构被认为是贵金属基催化剂的良好替代品,M-N-C催化剂对电催化氧还原(ORR)和电催化析氧反应(OER)都表现出优异的性能,在锌-空燃料电池中也表现出较好的稳定性。介绍了M-N-C催化剂的制备方法及在电催化领域和锌空燃料电池方面的研究进展。 展开更多
关键词 M-N-C单原子催化剂 电催化氧还原 电催化析氧反应 合成方法
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PMMA模板制备LaMnO_(3)及其电化学性能研究 被引量:1
6
作者 张悦 陈璐 +2 位作者 俞小花 李永刚 沈庆峰 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期4013-4018,共6页
采用PMMA(聚甲基丙烯酸乙酯)根据Stober-Frink法制备出PMMA微球,并将其作为模板剂,以柠檬酸为络合剂,乙醇和蒸馏水为溶剂,通过混合搅拌、沉淀和去除模板剂等过程来制备得到LaMnO_(3)。利用粉末X射线衍射技术(XRD)、场发射扫描电子显微镜... 采用PMMA(聚甲基丙烯酸乙酯)根据Stober-Frink法制备出PMMA微球,并将其作为模板剂,以柠檬酸为络合剂,乙醇和蒸馏水为溶剂,通过混合搅拌、沉淀和去除模板剂等过程来制备得到LaMnO_(3)。利用粉末X射线衍射技术(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N_(2)吸附-脱附等手段表征分析了催化剂样品LaMnO_(3),并对其进行了电化学性能测试。结果表明,以PMMA微球为模板可制备出球形空洞的多孔LaMnO_(3),其具有良好的氧还原反应(ORR)活性和氧析出反应(OER)活性,23.005 m^(2)/g的比表面积远大于由共沉淀法制备的LaMnO_(3),当作为铝空气电池阴极催化剂材料时,相比于共沉淀法制备的LaMnO_(3)其恒流放电稳定、放电电压高。 展开更多
关键词 PMMA模板法 LaMnO_(3) orr oer 铝空气电池阴极催化剂
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蒲公英花球状NiCO_(2)O_(4)/碳量子点双功能电催化剂的制备与性能
7
作者 杜瓌 刘冬澳 +4 位作者 王俞晴 于沺沺 吉莹 薛裕华 李生娟 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期379-386,共8页
本研究利用镍钴氧化物(NiCO_(2)O_(4), NCO)和碳量子点(CQDs),通过水热法和煅烧处理制备出蒲公英花球结构的NiCO_(2)O_(4)-CQDs (NCO-CQDs)复合双功能电催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)表征NCO... 本研究利用镍钴氧化物(NiCO_(2)O_(4), NCO)和碳量子点(CQDs),通过水热法和煅烧处理制备出蒲公英花球结构的NiCO_(2)O_(4)-CQDs (NCO-CQDs)复合双功能电催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)表征NCO-CQDs的微观结构,NCO-CQDs复合材料是由NCO相互堆叠形成的纳米棒和CQDs颗粒形成的蒲公英花球状复合材料。为了增加NCO-CQDs复合材料的氧空位从而提高电化学性能,通过在空气中煅烧的NCO-CQDs复合材料,得到优异的性能,在氧还原反应(ORR)中,所研究的NiCO_(2)O_(4)-CQDs-air催化剂展现了0.752 V的半波电位,且在经历20 000 s的稳定性测试后,其电流保持率高达92.2%,这一结果显著优于传统的Pt/C催化剂(68.6%),突显出其卓越的稳定性。在氧析出反应(OER)方面,以10 mA/cm^(2)的电流密度进行评估时,该催化剂的电位为1.874 V,Tafel斜率为100.9 mV/dec,这些性能指标均优于Pt/C催化剂(电位2.007 V,Tafel斜率312.9 mV/dec),并且与IrO_(2)催化剂的性能相当(电位1.794 V,Tafel斜率44.8 mV/dec)。 展开更多
关键词 NiCO_(2)O_(4) 碳量子点 双功能催化剂 氧还原反应 氧析出反应
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Ultrasonic Plasma Engineering Toward Facile Synthesis of Single-Atom M-N4/N-Doped Carbon(M=Fe,Co) as Superior Oxygen Electrocatalyst in Rechargeable Zinc-Air Batteries 被引量:12
8
作者 Kai Chen Seonghee Kim +5 位作者 Minyeong Je Heechae Choi Zhicong Shi Nikola Vladimir Kwang Ho Kim Oi Lun Li 《Nano-Micro Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第4期76-95,共20页
As bifunctional oxygen evolution/reduction electrocatalysts,transition-metal-based single-atom-doped nitrogen-carbon(NC)matrices are promising successors of the corresponding noblemetal-based catalysts,offering the ad... As bifunctional oxygen evolution/reduction electrocatalysts,transition-metal-based single-atom-doped nitrogen-carbon(NC)matrices are promising successors of the corresponding noblemetal-based catalysts,offering the advantages of ultrahigh atom utilization effciency and surface active energy.However,the fabrication of such matrices(e.g.,well-dispersed single-atom-doped M-N4/NCs)often requires numerous steps and tedious processes.Herein,ultrasonic plasma engineering allows direct carbonization in a precursor solution containing metal phthalocyanine and aniline.When combining with the dispersion effect of ultrasonic waves,we successfully fabricated uniform single-atom M-N4(M=Fe,Co)carbon catalysts with a production rate as high as 10 mg min-1.The Co-N4/NC presented a bifunctional potential drop ofΔE=0.79 V,outperforming the benchmark Pt/C-Ru/C catalyst(ΔE=0.88 V)at the same catalyst loading.Theoretical calculations revealed that Co-N4 was the major active site with superior O2 adsorption-desorption mechanisms.In a practical Zn-air battery test,the air electrode coated with Co-N4/NC exhibited a specific capacity(762.8 mAh g(-1))and power density(101.62 mW cm^(-2)),exceeding those of Pt/C-Ru/C(700.8 mAh g^(-1) and 89.16 mW cm^(-2),respectively)at the same catalyst loading.Moreover,for Co-N4/NC,the potential difference increased from 1.16 to 1.47 V after 100 charge-discharge cycles.The proposed innovative and scalable strategy was concluded to be well suited for the fabrication of single-atom-doped carbons as promising bifunctional oxygen evolution/reduction electrocatalysts for metal-air batteries. 展开更多
关键词 Single-atom-doped M-N4/NC catalyst Plasma engineering orr/oer bifunctional activity DFT calculation Rechargeable Zn-air battery
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Mutual Self‑Regulation of d‑Electrons of Single Atoms and Adjacent Nanoparticles for Bifunctional Oxygen Electrocatalysis and Rechargeable Zinc‑Air Batteries 被引量:8
9
作者 Sundaram Chandrasekaran Rong Hu +6 位作者 Lei Yao Lijun Sui Yongping Liu Amor Abdelkader Yongliang Li Xiangzhong Ren Libo Deng 《Nano-Micro Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第4期40-57,共18页
Rechargeable zinc-air batteries(ZABs)are a promising energy conversion device,which rely critically on electrocatalysts to accelerate their rate-determining reactions such as oxygen reduction(ORR)and oxygen evolution ... Rechargeable zinc-air batteries(ZABs)are a promising energy conversion device,which rely critically on electrocatalysts to accelerate their rate-determining reactions such as oxygen reduction(ORR)and oxygen evolution reactions(OER).Herein,we fabricate a range of bifunctional M-N-C(metal-nitrogen-carbon)catalysts containing M-Nx coordination sites and M/MxC nanoparticles(M=Co,Fe,and Cu)using a new class ofγ-cyclodextrin(CD)based metal-organic framework as the precursor.With the two types of active sites interacting with each other in the catalysts,the obtained Fe@C-FeNC and Co@C-CoNC display superior alkaline ORR activity in terms of low half-wave(E1/2)potential(~0.917 and 0.906 V,respectively),which are higher than Cu@C-CuNC(~0.829 V)and the commercial Pt/C(~0.861 V).As a bifunctional electrocatalyst,the Co@C-CoNC exhibits the best performance,showing a bifunctional ORR/OER overpotential(ΔE)of~0.732 V,which is much lower than that of Fe@C-FeNC(~0.831 V)and Cu@C-CuNC(~1.411 V),as well as most of the robust bifunctional electrocatalysts reported to date.Synchrotron X-ray absorption spectroscopy and density functional theory simulations reveal that the strong electronic correlation between metallic Co nanoparticles and the atomic Co-N4 sites in the Co@C-CoNC catalyst can increase the d-electron density near the Fermi level and thus effectively optimize the adsorption/desorption of intermediates in ORR/OER,resulting in an enhanced bifunctional electrocatalytic performance.The Co@C-CoNC-based rechargeable ZAB exhibited a maximum power density of 162.80 mW cm^(−2) at 270.30 mA cm^(−2),higher than the combination of commercial Pt/C+RuO2(~158.90 mW cm^(−2) at 265.80 mA cm^(−2))catalysts.During the galvanostatic discharge at 10 mA cm^(−2),the ZAB delivered an almost stable discharge voltage of 1.2 V for~140 h,signifying the virtue of excellent bifunctional ORR/OER electrocatalytic activity. 展开更多
关键词 CYCLODEXTRIN CD-MOF Single-atom catalyst orr/oer Zinc-air battery
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Bimetallic ZIFs-derived electrospun carbon nanofiber membrane as bifunctional oxygen electrocatalyst for rechargeable zinc-air battery 被引量:3
10
作者 Yanan Ma Shaoru Tang +5 位作者 Haimeng Wang Yuxuan Liang Dingyu Zhang Xiaoyang Xu Qian Wang Wei Li 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第8期138-149,I0006,共13页
The recharged zinc-air battery(ZAB) has drawn significant attention owing to increasing requirement for energy conversion and storage devices.Fabricating the efficient bifunctional oxygen catalyst using a convenient s... The recharged zinc-air battery(ZAB) has drawn significant attention owing to increasing requirement for energy conversion and storage devices.Fabricating the efficient bifunctional oxygen catalyst using a convenient strategy is vitally important for the rechargeable ZAB.In this study,the bimetallic ZIFs-containing electrospun(ES) carbon nanofibers membrane with hierarchically porous structure was prepared by coaxial electrospinning and carbonization process,which was expected to be a bifunctional electrocatalyst for ZABs.Owing to the formed dual single-atomic sites of Co-N_(4) and Zn-N_(4),the obtained ES-Co/ZnCNZIFexhibited the preferable performance toward oxygen reduction reaction(ORR) with E1/2of 0.857 V and JLof 5.52 mA cm^(-2),which were more than Pt/C.Meanwhile,it exhibited a marked oxygen evolution reaction(OER) property with overpotential of 462 mV due to the agglomerated metallic Co nanoparticles.Furthermore,the ZAB based on the ES-Co/Zn-CNZIFcarbon nanofibers membranes delivered peak power density of 215 mW cm^(-2),specific capacity of 802.6 mA h g^(-1),and exceptional cycling stability,far larger than Pt/C+RuO_(2)-based ZABs.A solid-state ZAB based on ES-Co/Zn-CNZIFshowed better flexibility and stability with different bending angles. 展开更多
关键词 Electrospun nanofibers membranes Zeolite imidazole framework Zinc-air battery orr/oer bifunction Dual single-atomic sites catalysts
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Engineering Fe‑N_(4)Electronic Structure with Adjacent Co‑N_(2)C_(2)and Co Nanoclusters on Carbon Nanotubes for Efficient Oxygen Electrocatalysis 被引量:2
11
作者 Mingjie Wu Xiaohua Yang +11 位作者 Xun Cui Ning Chen Lei Du Mohamed Cherif Fu‑Kuo Chiang Yuren Wen Amir Hassanpour Francois Vidal Sasha Omanovic Yingkui Yang Shuhui Sun Gaixia Zhang 《Nano-Micro Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第12期283-297,共15页
Regulating the local configuration of atomically dispersed transition-metal atom catalysts is the key to oxygen electrocatalysis performance enhancement.Unlike the previously reported singleatom or dual-atom configura... Regulating the local configuration of atomically dispersed transition-metal atom catalysts is the key to oxygen electrocatalysis performance enhancement.Unlike the previously reported singleatom or dual-atom configurations,we designed a new type of binary-atom catalyst,through engineering Fe-N_(4)electronic structure with adjacent Co-N_(2)C_(2)and nitrogen-coordinated Co nanoclusters,as oxygen electrocatalysts.The resultant optimized electronic structure of the Fe-N_(4)active center favors the binding capability of intermediates and enhances oxygen reduction reaction(ORR)activity in both alkaline and acid conditions.In addition,anchoring M-N-C atomic sites on highly graphitized carbon supports guarantees of efficient charge-and mass-transports,and escorts the high bifunctional catalytic activity of the entire catalyst.Further,through the combination of electrochemical studies and in-situ X-ray absorption spectroscopy analyses,the ORR degradation mechanisms under highly oxidative conditions during oxygen evolution reaction processes were revealed.This work developed a new binary-atom catalyst and systematically investigates the effect of highly oxidative environments on ORR electrochemical behavior.It demonstrates the strategy for facilitating oxygen electrocatalytic activity and stability of the atomically dispersed M-N-C catalysts. 展开更多
关键词 Atomically dispersed Fe-N-C catalysts orr/oer Rechargeable zinc-air battery Fuel cells
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Enhanced bifunctional catalytic activities of N-doped graphene by Ni in a 3D trimodal nanoporous nanotubular network and its ultralong cycling performance in Zn-air batteries 被引量:1
12
作者 Yanyi Zhang Xiang-Peng Kong +7 位作者 Xiaorong Lin Kailong Hu Weiwei Zhao Guoqiang Xie Xi Lin Xingjun Liu Yoshikazu Ito Hua-Jun Qiu 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第3期466-473,I0013,共9页
Free-standing and fexible air electrodes with long-lasting bifunctional activities for both the oxygen reduction reaction(ORR)and the oxygen evolution reaction(OER)are crucial to the development of wearable Zn-air rec... Free-standing and fexible air electrodes with long-lasting bifunctional activities for both the oxygen reduction reaction(ORR)and the oxygen evolution reaction(OER)are crucial to the development of wearable Zn-air rechargeable batteries.In this work,we synthesize a fexible air electrode consisting of 3D nanoporous N-doped graphene with trimodal shells and Ni particles through repeated chemical vapor deposition(CVD)and acidic etching processes.Our results indicate that such trimodal graphene morphology significantly enhances the active N-dopant sites and graphene-coated Ni surface,which consequentially boosts both the ORR and OER activities,as well as catalytic durability.First-principles density functional theory(DFT)calculations reveal the synergetic effects between the Ni and the N-doped graphene;namely,the Ni nanoparticles boost the bifunctional activities of the coated N-doped graphene,and in turn the graphene-covering layers enhance the stability of Ni.Thanks to the better protection from the triple graphene shells,our trimodal N-doped graphene/Ni-based Zn-air battery can be stably discharged/recharged beyond 2500 h with low overpotentials.It is reasonable to expect that such freestanding trimodal graphene/Ni would be promising in many fexible energy conversion/storage devices. 展开更多
关键词 Triple shells BIFUNCTIONAL Hierarchical Cycling durability orr/oer
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MnO@N-C双功能氧电极催化剂的制备与电化学性能 被引量:2
13
作者 阮艳莉 王天宇 顾祥顺 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2022年第5期27-32,共6页
为了解决锰氧化物氧电极催化剂导电性差的问题,并进一步提高其催化活性,引入沸石咪唑酯骨架结构(ZIF8)材料与二氧化锰(MnO_(2))材料复合,经高温煅烧后,制得具有高稳定性和双功能催化活性的MnO@N-C催化剂。采用SEM、XRD、XPS对MnO@N-C催... 为了解决锰氧化物氧电极催化剂导电性差的问题,并进一步提高其催化活性,引入沸石咪唑酯骨架结构(ZIF8)材料与二氧化锰(MnO_(2))材料复合,经高温煅烧后,制得具有高稳定性和双功能催化活性的MnO@N-C催化剂。采用SEM、XRD、XPS对MnO@N-C催化剂进行表征,并将其用于锌空气电池,考察该催化剂的催化性能和电池性能。结果表明:ZIF8的加入为材料提供了丰富的氮(N)源和碳(C)源,增加了催化活性位点,提高了催化剂的导电性和活性,同时,通过2种材料之间的协同作用,使MnO@N-C催化剂实现了较高的双功能性能;催化剂在碱性电解液中的氧还原(ORR)半波电位为0.78 V,与Pt/C催化剂(0.81 V)相接近,同时MnO@N-C催化剂还具有较低的Tafel斜率(113.74 mV/dec);在10 mA/cm^(2)下催化剂的氧析出(OER)电位E_(j=10)为1.66 V,与贵金属催化剂IrO_(2)(1.66 V)相当;使用MnO@N-C催化剂组装的锌空气电池峰值功率密度达到121 mW/cm^(2),在10 mA/cm^(2)下可稳定循环80 h,显示MnO@N-C催化剂具有优异的电化学循环稳定性,是一种非常有前途的高性能锌空气电池氧电极双功能催化剂。 展开更多
关键词 锌空气电池 双功能氧电极催化剂 ZIF8 氧化锰 氧还原(orr) 氧析出(oer) 电化学性能
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锂氧电池双功能还原石墨烯-LaFeO3复合纳米催化剂的制备及性能 被引量:5
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作者 张晓茹 许跃峰 +4 位作者 沈守宇 陈媛 黄令 李君涛 孙世刚 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2237-2244,共8页
制备具有氧还原(ORR)与氧释放(OER)双功能催化活性的特殊孔道结构电催化剂是锂氧电池研究的挑战之一。本文以氧化石墨烯、硝酸铁、硝酸镧、柠檬酸为原料,结合溶胶凝胶和水热合成方法,制备出还原氧化石墨烯(RGO)与铁酸镧(LaFeO_3)复合的... 制备具有氧还原(ORR)与氧释放(OER)双功能催化活性的特殊孔道结构电催化剂是锂氧电池研究的挑战之一。本文以氧化石墨烯、硝酸铁、硝酸镧、柠檬酸为原料,结合溶胶凝胶和水热合成方法,制备出还原氧化石墨烯(RGO)与铁酸镧(LaFeO_3)复合的双功能催化剂(RGO-LaFeO_3)。X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱和Raman光谱分析结果确认该复合催化剂由纯相钙钛矿结构LaFeO_3和还原氧化石墨烯组成,扫描电子显微镜(SEM)观察到LaFeO_3纳米颗粒均匀地负载在RGO片层表面。锂氧电池测试结果指出,相对于LaFeO_3纳米粒子(NP-LaFeO_3),RGO-LaFeO_3催化剂具有更好的ORR和OER催化活性,归因于RGO特殊的三维导电多孔结构与LaFeO_3纳米粒子的协同催化作用。以RGO-LaFeO_3作为阴极催化剂的锂氧电池在限1000 m Ah?g^(-1)比容量、100 m A?g^(-1)电流密度条件下,可实现36周稳定的充放电循环,展示出良好的应用前景。 展开更多
关键词 RGO-LaFeO3 双功能催化剂 orr oer 锂氧电池 溶胶凝胶法 水热法
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水滑石前体法制备CoAl2O4/石墨烯气凝胶作为双功能电催化
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作者 张聪 孟格 《物理化学进展》 2017年第3期113-120,共8页
研究氧还原(ORR)和氧析出(OER)反应的双功能电催化剂,对于新能源电池的探索和应用有着重要意义。本文利用水滑石前驱体法水热合成了钴铝水滑石/石墨烯气凝胶(CoAl-LDH/GA),再经过高温煅烧过程,得到钴铝氧化物/石墨烯气凝胶(CoAl2O4/GA)... 研究氧还原(ORR)和氧析出(OER)反应的双功能电催化剂,对于新能源电池的探索和应用有着重要意义。本文利用水滑石前驱体法水热合成了钴铝水滑石/石墨烯气凝胶(CoAl-LDH/GA),再经过高温煅烧过程,得到钴铝氧化物/石墨烯气凝胶(CoAl2O4/GA)。采用SEM、TEM以及XRD对材料的表面特征及微观结构进行了表征,并考察了该电极材料的电化学性能。结果表明,CoAl2O4/GA复合材料具有双功能电催化特性,在碱性电解质中其对OER和ORR都具有优异的催化活性。CoAl2O4/GA对ORR的催化活性可与商业Pt/C (20 wt%)相媲美,且循环稳定性远高于后者,同时其对OER的循环稳定性也优于商业Ir/C (20wt%)。 展开更多
关键词 钴铝水滑石 钴铝氧化物 石墨烯气凝胶 orr/oer双功能催化剂
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复合材料Fe0.5Co0.25Ni0.25Ox-Ti4O7电极的制备及催化活性研究 被引量:3
16
作者 李茂梅 许林成 +4 位作者 白帆 王道德 王越 李钒 郝占忠 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2020年第2期16-21,共6页
采用光降解沉积法合成复合材料Fe0.5Co0.25Ni0.25Ox-Ti4O7电极,利用SEM-EDS、TEM观察电极材料的形貌、元素分布以及粉体的显微结构。电极材料呈多孔结构,铁、钴、镍氧化物按设计的摩尔比包覆在Ti4O7上,以高缺陷态存在;通过在0.1mol/L KO... 采用光降解沉积法合成复合材料Fe0.5Co0.25Ni0.25Ox-Ti4O7电极,利用SEM-EDS、TEM观察电极材料的形貌、元素分布以及粉体的显微结构。电极材料呈多孔结构,铁、钴、镍氧化物按设计的摩尔比包覆在Ti4O7上,以高缺陷态存在;通过在0.1mol/L KOH中的循环伏安测试(CV)和线性伏安扫描测试(LSV)测试,材料具有氧还原(ORR)和氧析出(OER)催化活性;以Fe0.5Co0.25Ni0.25Ox-Ti4O7为催化材料组装成有机体系的锂氧气电池,在100mA/g条件下恒流充放电,电池首次放电比容量可达6000mAh/g,随后过程衰减较快;而在100mA/g和800mAh/g条件下恒流恒容充放电时,放电电压可保持在2.7V以上稳定循环25圈。 展开更多
关键词 光降解沉积法 Fe0.5Co0.25Ni0.25Ox-Ti4O7 orr oer 锂氧气电池
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锌-空气电池阴极纳米Co3O4@rGO催化剂研究 被引量:1
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作者 赵良凤 刘淑芝 崔宝臣 《电源技术》 CAS 北大核心 2020年第1期52-54,98,共4页
采用水热法在阴极集流体泡沫镍上负载Co3O4@rGO电催化剂,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能量散射光谱(EDS)进行表征。结果表明,在负载还原石墨烯(rGO)的泡沫镍集流体上主要生长了较均匀的Co3O4纳米线阵列和少量Co3O4纳米花... 采用水热法在阴极集流体泡沫镍上负载Co3O4@rGO电催化剂,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能量散射光谱(EDS)进行表征。结果表明,在负载还原石墨烯(rGO)的泡沫镍集流体上主要生长了较均匀的Co3O4纳米线阵列和少量Co3O4纳米花和Co3O4纳米片,该Co3O4@rGO纳米复合材料表现出优异的氧还原和氧析出反应(ORR/OER)双功能催化活性。在室温空气环境下,电池连续稳定循环运行232 h,总计600次循环,大多数循环的库仑效率在82%~85%之间,放电电压平台在1.65 V左右,具有良好的放电倍率性能。 展开更多
关键词 锌-空气电池 空气阴极 CO3O4 电催化剂 oer/orr
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负载NiCo金属粒子的N掺杂多孔碳结构作为Zn空气电池优异的双功能电催化剂 被引量:1
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作者 姬忠军 李生娟 +3 位作者 马占宇 储筱曼 李诗婷 吴明霞 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期6012-6021,共10页
利用气体发泡技术和高温快速碳化的方法制备了负载过渡金属NiCo金属粒子的N掺杂多孔碳结构作为Zn空气电池优异的双功能电催化剂。利用SEM、XRD、比表面积和孔径以及电化学工作站分别对负载NiCo金属粒子的多孔碳进行形貌、物相、比表面... 利用气体发泡技术和高温快速碳化的方法制备了负载过渡金属NiCo金属粒子的N掺杂多孔碳结构作为Zn空气电池优异的双功能电催化剂。利用SEM、XRD、比表面积和孔径以及电化学工作站分别对负载NiCo金属粒子的多孔碳进行形貌、物相、比表面积和孔径以及电化学性能进行表征,最后组装成全电池进行充放电以及稳定性测试。结果表明,当镍源和钴源的质量比为1∶1,碳化温度为1000℃(Ni1/2Co1/2NCF-1000)的样品,不仅具有大的比表面积(1023.85 m2/g),而且其ORR半波电位(0.24V)仅比贵金属催化剂Pt/C的半波电位(0.21 V)低30 mV,OER的过电位为450 mV,远小于贵金属催化剂RuO2的过电位(480 mV)。Ni1/2Co1/2NCF-1000样品组装成Zn空气电池后其比容量和比能量分别达到827mAh·g-1和1013Wh·Kg-1,远大于贵金属催化剂Pt/C+RuO2的比容量和比能量(756 mAh·g-1和871 Wh·Kg-1)。 展开更多
关键词 N掺杂 多孔碳 NiCo金属粒子 双功能电催化剂 orroer
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应用超微电极和粉末微电极技术研究有机溶剂和正极材料对氧气还原反应和氧气生成反应的影响
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作者 李伟伦 姚莹 +1 位作者 吴锋 张存中 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期642-652,共11页
采用碳纤维超微电极分别研究了O_2在二甲基亚砜、乙腈和四甘醇二甲醚3种有机溶剂中的电化学反应,结果表明,当阳离子只含四丁胺离子时,反应呈可逆的一电子转移;而阳离子只含锂离子时,O_2的还原和氧化均经历了多电子转移过程.利用超导炭... 采用碳纤维超微电极分别研究了O_2在二甲基亚砜、乙腈和四甘醇二甲醚3种有机溶剂中的电化学反应,结果表明,当阳离子只含四丁胺离子时,反应呈可逆的一电子转移;而阳离子只含锂离子时,O_2的还原和氧化均经历了多电子转移过程.利用超导炭黑和乙炔黑制作粉末微电极进行电化学测试,结果表明,在这2种正极材料上,氧气还原反应(ORR)过程相似,氧气生成反应(OER)过程区别明显.此外,Tafel分析结果表明,对于不同有机溶剂和正极材料,O_2还原均经历了初始的一电子转移步骤. 展开更多
关键词 超微电极 粉末微电极 氧气还原反应 氧气生成反应 Tafel分析
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MOFs及其衍生物在锂-氧气电池正极中的研究进展
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作者 贾林辉 盖泽嘉 +1 位作者 李沫汐 梁华根 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期503-510,共8页
金属有机骨架材料(MOFs)及其衍生物因其灵活多变的化学组成和多孔结构等独特优点而成为锂-氧气(Li-O_(2))电池正极的候选催化剂。本文通过对近期相关文献的分析,综述了MOFs基催化剂的设计和合成策略,重点介绍了MOFs热解衍生碳基材料、M... 金属有机骨架材料(MOFs)及其衍生物因其灵活多变的化学组成和多孔结构等独特优点而成为锂-氧气(Li-O_(2))电池正极的候选催化剂。本文通过对近期相关文献的分析,综述了MOFs基催化剂的设计和合成策略,重点介绍了MOFs热解衍生碳基材料、MOFs衍生单原子催化剂以及原始MOFs材料在Li-O_(2)电池中的应用,分析了MOFs及其衍生物对ORR/OER的催化机理。综合分析表明,构建具有高密度催化活性位点、结构稳定、孔隙率高、导电性良好的MOFs材料及其衍生物是今后开发高效Li-O_(2)电池正极催化剂的发展方向。 展开更多
关键词 锂-氧气电池 正极 金属有机骨架材料 双功能催化剂 氧还原/氧析出
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